Modulo "Lavorare in maniera sicura con i nanomateriali" Data: Luglio 2012 Autore: Helmut Elbert

Tutela della salute nell'uso dei nanomateriali Suddivisione Nanomateriali e protezione sul lavoro: concetti importanti (parte I) Vie di assorbimento nell'uomo (parte II) Misure di protezione preventive (parte III) 1

Nanomateriali e tutela della salute Termini e definizioni I nanomateriali sono materiali prodotti appositamente che a) presentano una, due o tre dimensioni in scala nanometrica* in (nano-oggetti) b) oppure la cui composizione interna o esterna presenta strutture in nanoscala (materiali nanostrutturati). Nano-oggetti con 3 misure esterne (= dimensioni) in scala nanometrica vengono denominati nanoparticelle. Per la protezione sul lavoro sono rilevanti in particolare polveri che contengono nanoparticelle granulari o nano-oggetti fibrosi (nanofibre, nanotubi, nanofilo) enthalten. Le nanoparticelle possono unirsi per effetto di forze di legame forti o deboli, formando aggregati o agglomerati. * nanoscala = dimensioni tra 1 e 100 nanometri (abbreviazione nm)

Nanomateriali e tutela della salute Delimitazione: nanopolveri di polveri sottili e ultrasottili "Nanopolveri" sono polveri che contengono nanoparticelle granulari oppure nano-oggetti fibrosi (nanofibre, nanotubi, nanofilo) nell'ordine di grandezza da 1 a 100 nm. "Polveri ultrasottili" contengono anch'esse particelle nell'ordine di grandezza da 1 a 100 nm. Esse tuttavia, diversamente dalle nanopolveri si formano in maniera accidentale, ad esempio con processi termici (tra l'altro processi di saldatura) o lavorazione meccanica di materiali. Per il termine "polvere sottile" vi sono diverse definizioni. Il termine "polvere sottile" è stato sostituito nella protezione sul lavoro dal termine "frazione di polvere alveolare" ("polvere A" sta per la frazione massica delle particelle inalabili che penetra negli alveoli). 0,001 μm ( = 1 nm) 0,1 μm Nanopolvere + polvere ultrasottile 5 μm Polvere sottile

Nanomateriali e tutela della salute Differenza dei termini: Nanoparticelle e polveri ultrasottili (1) Polveri ultrasottili (dimensione particellare da 1 a 100 nm) ... non vengono prodotte in modo mirato; si formano come sottoprodotto nei processi (termici). vengono causate dall'uomo. Esempi: lavorazione del metallo, motori a combustione, riscaldamenti provengono da fonti naturali. Esempi: cenere vulcanica, incendi boschivi, cicloni sono costituite da una miscela complessa di sostanze chimiche (metalli, idrocarburi, materiali inerti, ecc.)

Nanomateriali e tutela della salute Differenza dei termini: Nanoparticelle e polveri ultrasottili (2) Nanoparticelle (dimensione particellare da 1 a 100 nm) ... vengono prodotte in modo mirato. hanno particolari proprietà e funzioni a causa delle dimensioni nanometriche. Hanno ad esempio un altro colore rispetto allo stesso materiale nella microforma (ad es. oro) o sono molto più reattive (ferro piroforico). possono unirsi per effetto di forze di legame forti o deboli, formando aggregati o agglomerati. Esempi: fuliggine di origine industriale, biossido di titanio, ossido di zinco, nanotubi di carbonio (CNT)

Nanomateriali e tutela della salute Visione d’insieme: Nanomateriali e loro classificazione (in base alla definizione ISO, Comitato tecnico 229) N a n o m a t e r i a l i N a n o - o g g e t t i M a t e r i a l i n a n o s t r u t t u r a t i Materiale con 3 dimensioni tra 1 e 100 nm Materiale con 2 dimensioni tra 1 e 100 nm Materiale con 1 dimensione tra 1 e 100 nm Nanocomposito Nano-oggetti fibrosi (nanofibre, nanotubi, nanofilo) Nanoparticelle / nanobastoncini nel composito Nanoparticelle (granulari) Nanopiastrine Esempio nanopart. inorganica Esempio nanofibra inorganica Es.: Ossido di cerio Es.: Bastoncini di chitina integrati in SiO2 2 Particolare rilevanza per la protezione sul lavoro

Nanomateriali e tutela della salute Visione d’insieme: Nano-oggetti e la loro classificazione N a n o - o g g e t t i Materiale con 3 dimensioni tra 1 e 100 nm Materiale con 2 dimensioni tra 1 e 100 nm Materiale con 1 dimensioni tra 1 e 100 nm Nano-oggetti fibrosi (nanofibre, nanotubi, nanofilo) Nanoparticelle (granulari) Nanopiastrine Es.: Ossido di cerio Es. nanoparticelle inorg. Es. nanofibre inorganiche Particolare importanza per la protezione sul lavoro

Nanopolveri, polveri sottili e ultrasottili Che cosa significa polvere sottile? La polvere è un componente naturale dell'aria e quindi è onnipresente. A seconda delle dimensioni delle particelle di polvere si parla di polvere sottile o ultrasottile. Polvere sottile PM10, più piccola di 10 micrometri, raggiunge il tratto superiore del polmone. Polvere sottile PM2,5, più piccola di 2,5 µm, penetra in profondità nelle vie respiratorie fino ai bronchioli. Polvere ultrasottile PM0,1 più piccola di 0,1 µm, è in grado di penetrare perfino negli alveoli polmonari. Luogo di attacco Sostanza inquinante atmosferica Rino- 5-10 µm faringe Trachea 3-5 µm Bronchi 2-3 µm Bronchioli 1-2 µm Alveoli 0,1-1 µm ("sacche d'aria nei polmoni")

Nanomateriali e tutela della salute Materiali / Particelle e loro dimensioni in μm Molecole grandi Globuli rossi Fullerene C60 Virus Batteri Pollini Diametro capello 0,001 μm ( = 1 nm) 0,01 μm 0,1 μm 1 μm 10 μm 100 μm polvere inalabile polvere penetrabile negli alveoli "polvere sottile" nanoparticelle / aerosol ultrasottili 9

Nanomateriali e tutela della salute Nanoparticelle e aerosol ultrasottili sono dappertutto. . . alcuni esempi pratici (10 - 100 nm) Luogo della misurazione Numero di particelle per cm3 di aria locali chiusi 1.000 – 10.000 posti di lavoro industriali 5.000 – 100.000 strade molto trafficate fino a 100.000 vicino al forno di un panificio fino a 640.000 nel fumo di sigaretta fino a 1.000.000 nei gas di scarico dei motori diesel fino a 10 miliardi

Nanomateriali e tutela della salute Potenziali pericoli per la salute dovuti alle nanoparticelle Pericolo di intossicazione con lo spray detergente "Magic Nano" il prodotto è stato venduto recentemente da Penny                                          Due spray detergenti, recentemente in vendita presso il negozio discount Penny, sono stati ritirati dal commercio per i possibili pericoli per la salute. Si tratta dei prodotti "Magic Nano Bad- und WC-Versiegeler" e "Magic Nano Glas- und Keramik-Versiegeler", come ha comunicato il produttore Kleinmann di Sonnenbühl. I prodotti potevano causare un'irritazione delle vie respiratorie e potevano perfino portare a fenomeni di dispnea. Non si potrebbero pertanto escludere "completamente" pericoli per la salute.    Salute: il Ministero dell'Ambiente mette in guardia dalle nanotecnologie Mercoledì, 21.10.2009, 08:45                                                                                                                                                                                      dpa Per le nanotecnologie è possibile: il miele come perle sul cucchiaio. Il Ministero dell'Ambiente (UBA) mette in guardia sui rischi non ancora accertati derivanti dall'uso delle nanoparticelle Risultato: i nanoprodotti possono anche essere pericolosi - finora se ne sa (ancora) troppo poco. Per questo viene consigliato di agire con prudenza.

Vie di assorbimento nell'uomo Visione d’insieme: Vie di assorbimento delle nanoparticelle nell'uomo per inalazione* = attraverso le vie respiratorie e i polmoni per ingestione* = attraverso stomaco / intestino per via dermica*= attraverso la cute *più combinazione(i) delle tre vie di assorbimento = nanoparticelle

Vie di assorbimento nell'uomo Nanoparticelle: assorbimento attraverso le vie respiratorie e i polmoni (= per inalazione) Le nanoparticelle vengono prevalentemente assorbite attraverso le vie respiratorie. Le nanoparticelle inalate hanno la capacità di penetrare nei tessuti. Esse possono quindi giungere attraverso gli alveoli (= sacche d'aria dei polmoni) direttamente nella circolazione sanguigna e da qui negli organi bersaglio secondari (ad es. i reni). Il polmone è l'organo più critico per l'assorbimento delle nanoparticelle nel corpo. In sperimentazioni sugli animali è stato dimostrato che le nanoparticelle assorbite attraverso la mucosa olfattiva possono arrivare fino al cervello. Faringe Cavità orale Laringe Trachea Pleura (pleura viscerale) Grossi bronchi Medi bronchi Cavità pleurica nei quali il polmone si dilata durante l'inspirazione Bronchioli Diaframma

Vie di assorbimento nell'uomo Assorbimento attraverso lo stomaco / intestino (per ingestione) Le nanoparticelle possono anche essere assorbite attraverso le mucose del tratto gastro-intestinale. Anche qui vale il principio per cui: più piccole sono le particelle, maggiore è la probabilità che si possa verificare un deposito delle particelle assorbite in determinati tessuti e organici, con conseguente danneggiamento degli stessi. Se il funzionamento della barriera intestinale è compromesso da patologie infiammatorie, le velocità di trasporto possono essere maggiori rispetto ad un intestino sano. Esofago (8) Fegato (1) Parte iniziale del dotto biliare (2) Cistifellea (3) Parte finale del dotto biliare (5) Duodeno (4) Stomaco (6) Pancreas (7)

Vie di assorbimento nell'uomo Assorbimento per via cutanea (= per via dermica) Il rischio per la salute di un assorbimento delle nanoparticelle sotto forma di polveri attraverso la cute al momento viene considerato ridotto. La cute sana sembra essere una barriera efficace contro la penetrazione delle nanoparticelle. Epidermide Peli Apertura di una ghiandola sudorifera Vasi sanguigni Ghiandola sebacea Derma (corium) Muscolo piloerettore Fibra nervosa Ghiandola sudorifera merocrina Sottocute

Vie di assorbimento nell'uomo Un possibile assorbimento di nanomateriali nel corpo umano dipende da come questi si presentano nell'ambiente circostante: Rischio relativo all'assorbimento senza misure di protezione grande moderato / ridotto Nanomateriali Nanoparticelle libere (incl. agglomerati e aggregati) Nanoparticelle legate in un'altra sostanza Nanoparticelle distribuite in un liquido (sospensione) Esempio pratico Lavorare con nanoparticelle in forma di polvere Nanoparticelle come rinforzo nelle materie plastiche Applicazioni spray, mescolamento intenso, ecc.

Misure di protezione preventive Il "Modello STOP" Sostituzione: Sostituire le sostanze pericolose per la salute con sostanze meno dannose. Tecnica: (= protezione collettiva): Per raccogliere, delimitare e allontanare gas, vapori e polveri pericolosi. Organizzazione: ad es. ridurre al minimo i tempi di esposizione, limitare l'accesso, ecc. Protezione personale: (protezione individuale): ad es. usando un equipaggiamento personale di protezione

Misure di protezione preventive Sostituzione = le sostanze pericolose per la salute vengono sostituite con sostanze meno dannose. Esempi: Sostituzione di preparati di nanoparticelle in polvere con quelli che contengono nanoparticelle legate e quindi rendono difficile un loro rilascio (dispersioni, paste, granulati, composti, ecc.) Sostituzione di applicazioni a spruzzo con procedimenti poveri di aerosol (spalmatura, immersione).

Misure di protezione preventive Tecnica (= protezione collettiva) Usare apparecchiature e sistemi di trasferimento dei materiali chiusi Aspirare polvere o aerosol direttamente alla fonte Predisposizione di aerazione del locale e sistema di filtro dell'aria di scarico (filtro HEPA H14), nessun ricircolo dell'aria di scarico Separazione delle zone di lavoro (locali separati) e adeguamento dell'aerazione dei locali (leggera depressione) Pulizia solo mediante aspirazione con apparecchi idonei o panni umidi, nessun getto d'aria

Misure di protezione preventive Organizzare le misure di protezione Esempi: Minimizzare il tempo di esposizione Minimizzare il numero di persone esposte Evitare la formazione di polveri o aerosol Limitare l'accesso Istruire il personale in merito ai pericoli e alle misure di protezione (manuali di istruzione)

Misure di protezione preventive Protezione personale (= protezione individuale) Queste misure sono necessarie quando non si può escludere la formazione di aerosol e/o il contatto cutaneo con accorgimenti tecnici. Apparecchi filtranti di protezione delle vie respiratorie (minimo filtro tipo FFP2 secondo SUVA) Guanti di protezione (in caso di guanti monouso si consiglia di sovrapporre 2 guanti) Occhiali di protezione chiusi e ben aderenti Indumenti di protezione con cappuccio (stoffa non tessuto) Misure di igiene del lavoro (vedere slide 11 e 12)

Misure di protezione preventive Protezione personale (1/7) Protezione degli occhi: Indossare almeno un paio di occhiali di protezione ben chiusi (ad es. occhiali a mascherina) Le maschere intere offrono una protezione migliore: avvolgono tutto il viso proteggono contemporaneamente anche gli occhi in seguito alla migliore ermetizzazione tra viso e maschera si ottiene contemporaneamente un migliore fattore di protezione nominale (delle vie respiratorie).

Misure di protezione preventive Protezione personale (2/7) Protezione delle vie respiratorie: Se non è possibile impedire il rilascio di nanoparticelle (come polvere o aerosol), oltre agli accorgimenti tecnici (vedi punto correlato) indossare una maschera di protezione (minimo semi maschera, classe di filtro 3; essa avvolge bocca, naso e mento). Controllare l'adesione della maschera in particolare per chi ha la barba. Semi maschera filtrante Solo monouso Semi maschera Per filtri sostituibili fino a 300 g di peso Maschera intera Per filtri sostituibili fino a 500 g di peso

Misure di protezione preventive Protezione personale (3/7) Guanti (protezione cutanea) È molto importante indossare e rimuovere con attenzione il guanto e sovrapporlo alla tuta di protezione. In caso di contatto diretto con nanoparticelle (solide, liquide o in polvere) indossare se possibile due strati di guanti sovrapposti (ad es. lattice + guanto chimico) oppure indossare due guanti monouso sovrapposti; in tal caso scegliere il materiale del guanto in base agli agenti chimici da trattare. L'uso corretto del guanto è più importante del tempo di penetrazione del materiale del guanto per le nanoparticelle.

Misure di protezione preventive Protezione personale (4/7) Scarpe / Stivali (protezione cutanea): È molto importante indossare e rimuovere con attenzione le scarpe / gli stivali e sovrapporle alla tuta di protezione.

Misure di protezione preventive Protezione personale (5/7) Indumento di protezione (protezione cutanea): Utilizzare capi di protezione a maniche lunghe in materiale di membrana (tessuto non tessuto o non-woven, ad es. Tyvek®) con cappuccio; evitare tessuti tessili È molto importante indossare e rimuovere con attenzione il guanto e sovrapporlo alla tuta di protezione Allo stesso modo è importante indossare e rimuovere correttamente l'indumento di protezione (vedere video: http://www.youtube.com/watch?v=qPWKHhmGqYc)

Misure di protezione preventive Protezione personale (6/7) Misure generali di igiene del lavoro: Evitare condizioni di lavoro nocive per la salute Creare condizioni di lavoro salutari Oggetto dell'igiene del lavoro: Tutti i fattori di disturbo sul luogo di lavoro (ad es. sostanze pericolose)

Misure di protezione preventive Protezione personale (7/7) Misure igieniche: misure tecniche e di medicina del lavoro per ridurre le contaminazioni da parte di sostanze e strumenti di lavoro luoghi di lavoro, apparecchiature e indumenti puliti, custodia protetta degli indumenti non utilizzati in ambito professionale (= capi da usare all'esterno) misure di igiene personale inclusa protezione e cura della cute (mezzi e strumenti di lavaggio idonei, ecc.) particolari misure di protezione in caso di attività con sostanze pericolose.

Misure di protezione preventive Che cos'è?!? COSÌ PICCOLO, COSÌ BELLO... NANO MATERIALE …E SFACCIATO! RISULTATO: I risultati delle analisi finora effettuate sul tema della protezione sul lavoro e della tutela della salute con l'uso dei nanomateriali evidenziano che le misure di protezione convenzionalmente in uso contro le polveri sono efficaci anche contro le nanoparticelle.